سيارة روبوت مزودة بتقنية البلوتوث والكاميرا وتطبيق MIT App Inventor 2: 12 خطوة (بالصور)

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:39

هل أردت يومًا أن تصنع سيارة روبوت خاصة بك؟ حسنا، هذه هي فرصتك!!

في هذا Instructable ، سوف أطلعك على كيفية صنع سيارة روبوت يتم التحكم فيها عبر البلوتوث و MIT App Inventor2. كن على علم بأنني مبتدئ وأن هذه هي المرة الأولى التي لا أستطيع فيها التعامل معها ، لذا يرجى أن تكون لطيفًا في تعليقاتك.

هناك العديد من التعليمات الموجودة ولكن في هذا واحد حاولت الجمع بين العديد من الميزات مثل: دفق الكاميرا ، وتجنب العوائق ، ومستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية ، وماسح لارسون (مع charlieplexing) ومراقبة البطارية إلى تطبيق Android !!

فلنبدأ الآن ونلتقي بفرانكي (يستخدم أفكارًا من العديد من الأماكن … ومن هنا روبو فرانكشتاين)

الخطوة 1: الأجزاء والبرامج

هنا ، في مسقط رأسي ، من الصعب الحصول على جميع الأجزاء ، لذلك تمكنت من الحصول على معظمها من www.aliexpress.com

أقدر أنه يمكن بناء المشروع مقابل 25 - 30 دولارًا أمريكيًا دون التفكير في الهاتف المحمول القديم.

• هيكل السيارة: 3 عجلات ، محركان 6 فولت (9 دولارات أمريكية)
• Arduino Nano (دولار أمريكي 2)
• بلوتوث HC-05 (3 إلى 4 دولارات أمريكية)
• سائق المحرك L293D لدفع المحركات ذات العجلات (1.50 دولارًا أمريكيًا لمجموعة 5 قطع)
• خلوي قديم مع كاميرا وواي فاي
• مستشعر الموجات فوق الصوتية HC-SR04 للقياس إلى كائن قريب (1 دولار أمريكي)
• 6 مصابيح LED لماسح لارسون
• ATtiny85 لماسح ضوئي لارسون (1 دولار أمريكي)
• اللوح (1 دولار أمريكي)
• الأسلاك
• 100 كيلو أوم المقاوم (4)
• 1 كيلو أوم المقاوم (2)
• 2 كيلو أوم المقاوم (1)
• 270 اوم المقاوم (3)
• صفارة

برمجة:

• اردوينو IDE
• IP Webcam (لنظام Android الخلوي القديم)
• MIT App Inventor2: هذا التطبيق رائع ولكنه يعمل فقط مع نظام التشغيل Android (لا توجد هواتف … آسف!)

الخطوة الثانية: عملية البناء

هيكل السيارة سهل التجميع ؛ تحتوي على محركين 6 فولت يعملان على تشغيل العجلات الخلفية و 4 بطاريات.

يتم التحكم في سيارة الروبوت عبر البلوتوث والواي فاي. تتحكم تقنية Bluetooth في الاتصالات التسلسلية بين السيارة ومخترع تطبيقات MIT 2 ، ويتم استخدام Wi-Fi للتواصل مع الكاميرا (الهاتف المحمول القديم) المثبتة أمام السيارة.

بالنسبة لهذا المشروع ، استخدمت مجموعتين من البطاريات: يتم تشغيل اردوينو بواسطة بطارية 9 فولت ومحركات السيارة بـ 6 فولت (أربع بطاريات AA 1.5 فولت).

Arduino Nano هو العقل في هذا المشروع الذي يتحكم في السيارة ، والجرس ، ومستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية HC-SR04 ، و Bluetooth HC-05 ، والماسح الضوئي Larson (ATtiny85) ويراقب البطاريات. تنتقل بطارية 9V إلى Vin (pin 30) ويعطي دبوس Arduino 27 طاقة منظمة 5V للوح. تحتاج إلى ربط جميع الأسباب من جميع الدوائر المتكاملة والبطاريات معًا.

مرفق ، رسم مخطط الدائرة في Excel (آسف … في المرة القادمة سأحاول Fritzing). لقد قمت بتوصيل كل شيء باستخدام اللوح والذكور إلى موصلات الأسلاك الذكور ، يبدو لي مثل عش الفئران.

الخطوة 3: L293D Motor Driver

L293D هو محرك رباعي الارتفاع يعمل بجهد نصف ساعة مصمم لتوفير تيارات محرك ثنائية الاتجاه تصل إلى 600 مللي أمبير عند الفولتية 4.5 فولت إلى 36 فولت. يتم استخدامه لقيادة عجلات السيارة.

يتم تشغيله بواسطة حزمة بطارية 6 فولت (أربعة 1.5 فولت AA) للمحركات ويستخدم 5 فولت للمنطق الذي يأتي من 5 فولت منظم (دبوس 27) في Arduino Nano. تظهر الاتصالات في التخطيطي المرفق.

لم تكن هناك حاجة لتثبيته في المشتت الحراري.

الخطوة 4: HC-05 بلوتوث

يتم تشغيل HC-05 Bluetooth بواسطة 5V (arduino pin 27) ، ولكن من المهم أن نفهم أن المستوى المنطقي هو 3.3 فولت ، أي الاتصالات (Tx و Rx) مع 3.3 فولت. هذا هو السبب في أنه يجب تكوين Rx بحد أقصى 3.3 فولت والذي يمكن تحقيقه باستخدام محول تغيير المستوى أو ، كما في هذه الحالة ، باستخدام مقسم جهد باستخدام مقاومات 1K و 2K كما هو موضح في الدائرة.

الخطوة 5: مراقبة البطارية

من أجل مراقبة مستويات البطارية ، قمت بضبط مقسمات الجهد من أجل خفض مستويات الجهد إلى أقل من 5 فولت (النطاق الأقصى لاردوينو). يقلل مقسم الجهد الجهد الذي يتم قياسه ضمن نطاق مدخلات Arduino التناظرية.

يتم استخدام المدخلات التناظرية A4 و A6 ويتم استخدام مقاومات عالية (100 كيلو أوم) حتى لا تستنزف البطاريات كثيرًا في عملية القياس. نحتاج إلى حل وسط ، إذا كانت المقاومات منخفضة جدًا (10 كيلو أوم) ، وتأثير تحميل أقل ، وقراءة الجهد أكثر دقة ، ولكن الرسم الحالي أكثر ؛ إذا كانت عالية جدًا (1M أوم) ، يكون تأثير التحميل أكبر ، وتكون قراءة الجهد أقل دقة ، ولكن الرسم الحالي أقل.

تتم مراقبة البطارية كل 10 ثوانٍ ويتم عرضها مباشرة في الهاتف المحمول الخاص بوحدة التحكم.

أنا متأكد من أن هناك متسعًا كبيرًا للتحسين في هذا الجزء لأنني أقرأ من دبابيس تناظرية ويتم تبديل MUX الداخلي بينهما. أنا لا أحسب متوسط قياسات متعددة وربما هذا ما يجب أن أفعله.

اسمحوا لي أن أشرح الصيغة التالية:

// قراءة الجهد من دبوس A4 التناظري وإجراء معايرة لاردوينو:

الجهد 1 = (القراءة التناظرية (A4) * 5.0 / 1024.0) * 2.0 ؛ //8.0 فولت

تحتوي لوحة Arduino nano على 8 قنوات و 10 بت محول تناظري إلى رقمي. تقوم الوظيفة analogRead () بإرجاع رقم بين 0 و 1023 يتناسب مع مقدار الجهد المطبق على الدبوس. ينتج عن ذلك دقة بين قراءات: 5 فولت / 1024 وحدة أو.0049 فولت (4.9 مللي فولت) لكل وحدة.

يقسم مقسم الجهد الجهد إلى النصف ، ومن أجل الحصول على جهد حقيقي ، يجب الضرب في 2 !!

هام: أنا متأكد من أن هناك طريقة أكثر فاعلية لتشغيل اردوينو من الطريقة التي أفعل بها ذلك !! بصفتي مبتدئًا ، تعلمت بالطريقة الصعبة. يستخدم Arduino Vin pin منظم جهد خطي مما يعني أنه مع بطارية 9V ، ستحرق جزءًا كبيرًا من الطاقة في المنظم الخطي نفسه! ليست جيدة. لقد فعلت ذلك بهذه الطريقة لأنها كانت سريعة ولأنني لم أكن أعرف أفضل … ولكن تأكد من أنه في الإصدار 2.0 من Robo Frankie ، سأفعل ذلك بشكل مختلف بالتأكيد.

أفكر (بصوت عالٍ) أن التيار المستمر DC DC Step up Switching Power Supply وبطارية Li-ion القابلة لإعادة الشحن قد تكون طريقة أفضل. سيكون اقتراحك الكريم أكثر من موضع ترحيب …

الخطوة 6: مستشعر المدى بالموجات فوق الصوتية HC-SR04

HC-SR04 عبارة عن مستشعر نطاق بالموجات فوق الصوتية. يوفر هذا المستشعر قياسًا من 2 سم إلى 400 سم بدقة مدى تصل إلى 3 مم. في هذا المشروع ، يتم استخدامه لتجنب العوائق عندما تصل إلى 20 سم أو أقل وأيضًا لقياس المسافة إلى أي كائن ، والذي يتم إرساله مرة أخرى إلى هاتفك الخلوي.

يوجد زر في شاشة هاتفك المحمول يحتاج إلى النقر عليه لطلب المسافة إلى كائن قريب.

الخطوة 7: ماسح لارسون

كنت أرغب في تضمين شيء ممتع ، لذلك قمت بتضمين ماسح لارسون الذي يشبه K. I. T. T. من نايت رايدر.

بالنسبة لماسحة Larson ، فقد استخدمت ATtiny85 مع charlieplexing. Charlieplexing هي تقنية لقيادة شاشة متعددة الإرسال حيث يتم استخدام عدد قليل نسبيًا من دبابيس الإدخال / الإخراج على متحكم دقيق لتشغيل مجموعة من مصابيح LED. تستخدم الطريقة الإمكانات المنطقية ثلاثية الحالة للميكروكونترولر من أجل اكتساب الكفاءة على تعدد الإرسال التقليدي.

في هذه الحالة ، أستخدم 3 دبابيس من ATtiny85 لإضاءة 6 مصابيح !!

يمكنك إضاءة مصابيح LED "X" بدبابيس N. استخدم الصيغة التالية لاشتقاق عدد مصابيح LED التي يمكنك قيادتها:

X = N (N-1) المصابيح مع N دبابيس:

3 دبابيس: 6 المصابيح ؛

4 دبابيس: 12 المصابيح ؛

5 دبابيس: 20 مصباح LED … تحصل على الفكرة ؛-)

يتدفق التيار من الموجب (الأنود) إلى السالب (الكاثود). غيض من السهم هو الكاثود.

من المهم ملاحظة أن الدبوس 1 (في كود Arduino IDE) يشير إلى الرقم 6 المادي في ATtiny85 (يرجى الرجوع إلى pinout المرفق).

مرفق بالرجاء العثور على الكود الذي يجب تحميله على ATtiny85 الذي يتحكم في ماسح Larson. أنا لا أصف كيفية تحميل رمز إلى ATtiny85 نظرًا لوجود الكثير من التعليمات التي تفعل ذلك مثل هذا.

الخطوة 8: الكود

أنا أرفق الكود الذي يجب تحميله إلى ATtiny85 الذي يتحكم في ماسح Larson وكود Arduino nano's.

بالنسبة إلى Arduino nano ، فقد استخدمت جزءًا من الرموز من تعليمات أخرى (هنا) وقمت بإجراء تغييرات لتناسب احتياجاتي. لقد قمت بتضمين مخطط انسيابي (أيضًا بالكلمة للحصول على صورة أوضح) للشفرة لفهم كيفية عمل Switch - Case بشكل أفضل.

هام: لتحميل كود CarBluetooth إلى Arduino nano ، تحتاج إلى فصل Rx و Tx من وحدة HC-05 Bluetooth!

الخطوة 9: الكاميرا

يجب تنزيل تطبيق IP Webcam من متجر play وتثبيته في هاتفك المحمول القديم. تحقق من تفضيلات الفيديو ، واضبط الدقة وفقًا لذلك ، ثم انتقل أخيرًا إلى الأمر الأخير "بدء الخادم" لبدء الإرسال. لا تنس تحويل Wi-Fi في الهاتف المحمول !!

الخطوة 10: MIT App Inventor2

MIT App Invictor2 هي أداة قائمة على السحابة تساعد في إنشاء تطبيقات في متصفح الويب الخاص بك. يمكن بعد ذلك تحميل هذا التطبيق (فقط للهواتف الخلوية التي تعمل بنظام Android) إلى خليتك والتحكم في سيارة الروبوت الخاصة بك.

أنا أرفق الكود.apk و. aia حتى تتمكن من رؤية ما قمت به ويمكنك تعديله كما يحلو لك. لقد استخدمت رمزًا من الإنترنت (تطبيق MIT) وقمت بإجراء التعديلات الخاصة بي. يتحكم هذا الرمز في حركة سيارة الروبوت ، ويستقبل إشارة من جهاز استشعار بالموجات فوق الصوتية ، ويضيء الأضواء ويصدر صفيرًا. كما يتلقى إشارة من البطاريات لإعلامنا بمستوى الجهد.

باستخدام هذا الرمز ، سنتمكن من استقبال إشارتين مختلفتين من السيارة: 1) المسافة إلى كائن قريب و 2) الجهد من المحرك وبطاريات اردوينو.

من أجل تحديد السلسلة التسلسلية المستلمة ، قمت بتضمين علامة في كود Arduino تحدد نوع السلسلة التي تم إرسالها. إذا أرسل Arduino المسافة المقاسة من جهاز استشعار الموجات فوق الصوتية ، فإنه يرسل حرف "A" أمام السلسلة. عندما يرسل Arduino مستويات البطارية ، فإنه يرسل علامة بحرف "B". في كود MIT App المخترعين 2 ، قمت بتحليل السلسلة التسلسلية القادمة من Arduino وفحصت هذه العلامات. كما قلت ، أنا مبتدئ وأنا متأكد من أن هناك طرقًا أكثر فاعلية للقيام بذلك وآمل أن يتمكن شخص ما من تنويرني بطريقة أفضل.

أرسل Arduino_Bluetooth_Car.apk إلى هاتفك المحمول (عبر البريد الإلكتروني أو Google Drive) وقم بتثبيته.

الخطوة 11: قم بتوصيل هاتفك المحمول بسيارة RC الخاصة بك

بادئ ذي بدء ، قم بتشغيل wi-fi في الهاتف المحمول القديم (الموجود في RC robot).

في الهاتف المحمول الخاص بوحدة التحكم ، قم بتشغيل شبكة wi-fi و Bluetooth وافتح Arduino_Bluetooth_Car.apk الذي قمت بتثبيته للتو. في نهاية الشاشة (قم بالتمرير لأسفل إذا لم تتمكن من رؤيتها) سترى زرين: الأجهزة و CONNECT. انقر فوق الأجهزة وحدد Bluetooth من سيارة RC الخاصة بك (يجب أن تكون شيئًا HC 05) ، ثم انقر فوق CONNECT وسترى رسالة CONNECTED في الجزء السفلي الأيسر من شاشتك. في المرة الأولى ، سيُطلب منك كلمة مرور (أدخل 0000 أو 1234).

يوجد مربع حيث تحتاج إلى كتابة عنوان IP لخلويتك القديمة (الهاتف المحمول الموجود في سيارة RC الخاصة بك) ، في حالتي هو

يمكن اكتشاف رقم IP هذا في جهاز توجيه Wi-fi الخاص بك. تحتاج إلى الدخول إلى تكوين جهاز التوجيه الخاص بك ، وتحديد قائمة الأجهزة (أو شيء من هذا القبيل اعتمادًا على العلامة التجارية لجهاز التوجيه الخاص بك) ويجب أن تكون قادرًا على رؤية جهازك الخلوي القديم ، والنقر فوقه وإدخال رقم IP هذا في هذا المربع.

ثم حدد CAMERA ويجب أن تبدأ في مشاهدة دفق الكاميرا من سيارة RC الخاصة بك.

الخطوة 12: لقد انتهيت

انتهيت! ابدأ باللعب به

التغييرات المستقبلية: سأغير بطارية 9V ببطاريات Li-ion من أجل إعادة شحنها واستخدام منظم جهد تصاعدي DC-DC ، كما أريد تحسين شاشة البطارية من خلال تضمين تنعيم (متوسط) القراءات التناظرية. لا تخطط لتضمين A. I. بعد …؛-)

لقد شاركت في أول مسابقة قابلة للتوجيه … لذا يرجى التصويت ؛-)